甘肃肃南红尖一带重晶石及多金属矿地质特征、矿床成因及找矿标志浅析

王作刚，罗天凤

(甘肃省地质矿产勘查开发局第四地质矿产勘查院，甘肃 酒泉 735000)

1 区域地质背景

图1 祁连山西段红尖地质矿产图

勘查区位于秦祁昆造山系、北祁连弧盆系、走廊南山岛弧（三级构造单元）,属柳沟峡—九个青羊元古宙、加里东期Cu、Fe、Au、Pb、Zn、W、Mo（Cr）成矿带。区域上地层出露复杂，岩浆活动频繁，构造活动强烈，其中北西—南东向的区域性断裂控制了区内地层、岩浆岩的展布。奥陶系阴沟群上岩组火山岩主要沿走廊南山南坡的山前断裂带分布，属海底喷发岩，为海底火山喷流沉积矿床的主要赋存部位。

图2 北祁连西段区域1∶500000航磁异常图

通过对区域航磁异常特征的研究，1∶50万区域航磁图（图2）清晰地反映出小柳沟钨钼矿区南侧存在北西向深大断裂。红尖勘查区处于一区域负磁场背景之上、相对增高扭曲的北西向磁场凸起带。周围磁性基底（元古界及下古生界浅度变质岩系组成的宏观地质体）被0.0km～0.5km等深线圈出，即红尖勘查区四周存在新生代沉积地层，附近磁性基底基本出露地表。

区内局部航磁异常十分发育，主要为铁矿引起的航磁异常、侵入岩及火山岩引起的航磁异常及断裂构造引起的航磁异常,（图3），航磁异常的总体特征是一条NW向的由正负异常带组成的带状异常区。

通过对区域上重力布格异常特征的研究发现，北祁连西段布格重力场由一个重力低值带和一个重力高值带组成（图4）。重力低值带与前述航磁正异常和南侧的负磁异常一致，是由于岩石变质程度深，以片岩、片麻岩类为主，岩石密度较低，形成重力低反映，主要与中晚元古界、震旦系及寒武-奥陶系由中基性变质火山岩组成的托莱山复背斜有关，岩石密度相对较大，故形成重力高值区。在总体重力高值区内，又存在局部重力低值区，如桦树沟-小柳沟之间、香毛山西等地段，为隆起区的凹地，在重力高与局部重力低的过渡带是成矿有利地段，如桦树沟铁铜矿，小柳沟钨钼矿、香毛山铜钴矿就处于这种部位。同时该重力高值区内有中基性、基性、超基性岩侵入，形成局部重力高值异常，指示了与铁镁质、超铁镁质有关的Cu、Au、Ni找矿有利地段。

综合区域重力场和航磁场特征，反映出红尖一带重晶石及多金属矿成矿环境总体处在北祁连隆起带中、北大河凸起上的磁性基底长期隆起地段（裂谷带北侧紧邻地段），局部均处于北西向中晚元古界浅变质岩系组成的磁性隆起基底带上，四周为地层年龄比之较新的中新生代地层。

2 矿床地质特征

2.1 成矿地质条件

矿区地处走廊南山与托莱南山的结合部位。区内地层、构造、侵入岩呈北西—南东向展布，与区域性构造线方向一致。岩浆活动、断裂构造不发育。矿区内出露地层较为简单，主要有长城系朱龙关群桦树沟组（Chhsˆ）、青白口系龚岔群、五个山组（Qnw）、石炭系羊虎沟组（Cy）及第四系全新统(Qh)。

其中长城系朱龙关群桦树沟组（Chhsˆ）是矿区主要赋矿层位，该地层在勘查区大面积出露，呈北西—南东向展布，并向矿区外延伸，与区域构造线方向近于一致，倾向195°～220°，倾角20°～40°，局部可达60°。该组共有三个岩段，其中一岩段（Chhsˆ1）：处于局限海盆里的氧化—还原环境，岩性为一套低绿片岩相的千枚岩夹重晶石及铁矿层，是主要的赋矿层位。该套地层呈北西—南东向展布，根据钻孔资料及地表地质特征，参考镜铁山铁铜矿区找矿模型，建立地层层序六层（表1）。

除重晶石和铁矿层外，均为各类千枚岩，它们在岩性上颇为相似，变质程度略有差异，各层间呈整合接触或呈渐变关系。

图3 北祁连西段航磁异常及基性-超基性岩体分布图

图4 北祁连西段布格重力异常图（g=10-5m/s2）

2.2 矿体地质特征

矿权范围内共圈定13条重晶石矿体、22条菱铁矿矿体2条铅矿体和3条铜矿体，以重晶石矿体和菱铁矿体为主，二者在倾上相互平行产出，总体形态与地堑式构造盆地形态相似，向西南侧伏，侧伏角30°左右，沿走向和倾向均具有“中间厚、产状平，边侧薄、产状陡”的特点。各矿体主要分布于4线—11线一带，东端在4线—2线之间尖灭，西端工程控制到11线，矿体长度50m～255m，厚度较大，且具有延深大于延长的特点。

重晶石矿体均位于菱铁矿体之下，呈层状、似层状产出，北西—南东向展布，产状与围岩基本一致，倾向210°～226°，倾角3°～46°，局部地段二者呈互层状、条带状，构成菱铁重晶石矿石。

铜及铅矿体规模较小，产于菱铁矿和重晶石矿的裂隙中，与二者呈“同体共生”的矿体。铜矿体中主要金属矿物为黄铜矿，黄铜矿主要呈浸染状、星点状分布；铅矿体中金属矿物主要是方铅矿，呈细脉状分布，综合研究认为铜、铅是后期含矿热液叠加的产物，矿体规模较小，规律性较差。

图5 红尖重晶石及多金属矿地质简图

表1 红尖一带重晶石及多金属矿桦树沟组一岩段地层简表

2.2.1 重晶石矿体特征

矿体赋存于长城系朱龙关群桦树沟组第一岩段的灰黑色千枚岩和灰绿色千枚岩之间，总体走向300°左右，倾角一般在5°～30°之间，单工程厚度1.03m～45.03m，BaSO4平均品位31.89%～92.73%。重晶石矿体顶板为菱铁矿层或灰黑色千枚岩，底板为灰绿色千枚岩，矿层与顶底板的菱铁矿呈渐变过渡关系，多构成菱铁重晶石矿石，与底板的灰绿色千枚岩界线清晰，层位稳定。

2.2.2 铁矿体特征

矿权范围内共圈出的22条菱铁矿体，其中Fe6g和Fe7g为主矿体。各矿体多呈透镜状、似层状、层状分布于重晶石矿体的旁侧，与重晶石矿体产状一致，二者无明显界线，呈渐变过渡关系。矿体走向300°～323°，倾向南西，地表矿体主要出露于4线—3线一带，矿体倾角多在30°左右，单工程厚度1.20m～9.17m，TFe平均品位27.35%～36.87%；3线—11线一带为隐伏矿体，倾角在倾角在8°～46°之间，单工程厚度1.09m～22.17m，TFe平均品位20.19%～42.21%。

3 矿床成因

在认真分析前人科研和地勘资料的基础上，结合现有勘查成果，认为区内至少存在两期成矿作用的叠加富集,形成了红尖重晶石及多金属矿床。早期为元古代海底火山喷流沉积型重晶石矿床及海底火山喷流沉积型菱铁矿矿床；晚期为加里东期热液型叠加改造型铜矿床及热液型叠加改造型铅矿床，其主要特征如下：

（1）矿体呈层状、似层状产于厚层千枚岩中，整合接触，界线清楚，严格受地层层位控制。含矿地层具类复理式碎屑岩建造，常见矿石矿物呈它形粒状分布于脉石矿物间，具条带状、与岩层平行的原生层纹状构造，沉积特征明显。

图6 红尖一带重晶石及多金属矿05勘探线剖面图

（2）矿石在化学成分上，常量元素Si、Mn、Ba含量偏高，Al、Ti、P等含量偏低，与陆源沉积物特征相反。而微量元素Ag、Au、As等高于地壳平均含量，反映了热液作用的特点，说明矿床成因与火山活动有关。

（3）从加里东晚期开始，桦树沟组随造山运动逐渐发生褶皱变动，形成了牛毛泉子—桦树沟—斑赛尔山复背斜及同期NWW向断裂带。在随后发生的构造叠加及热液改造作用下，造成了地层及矿体的强烈褶皱和热液叠加蚀变特征。

（4）矿石中交代蚀变现象明显，各种细脉穿插普遍，多有后期铜矿和铅矿的形成和重结晶作用，反映了后期热液叠加作用。

（5）从高硫现象和硫与铜、铅的正相关关系，说明铜、铅矿石和硫的分布，与原始海底火山沉积过程中的元素分带有关。在后期热液改造和构造变形中，含铜和铅硫化物气液经渗透和迁移，进一步富集而形成铜矿和铅矿。

4 找矿标志及找矿方向

（1）含矿岩系由石英岩、碳质千枚岩、钙质千枚岩、灰黑色和灰绿色千枚岩组成，矿体产于灰黑色千枚岩和灰绿色千枚岩之间。矿体上部石英岩层位稳定，可视为找矿标志层。

（2）区内重晶石、菱铁矿露头为找矿的直接标志。

（3）根据海底火山喷流沉积型矿床成矿理论，该类矿床受三级沉积盆地控制，因此沉积盆地中碳质及容矿沉积相的位置，可作为寻找该类矿床的间接标志。

5 结论

红尖一带重晶石及多金属矿应属海底火山喷流沉积型矿床，层控特征明显，含矿地层为长城系桦树沟组第一岩段，岩性为一套低绿片岩相的千枚岩夹重晶石及铁矿层。含矿岩系由石英岩、碳质千枚岩、黑灰色和灰绿色千枚岩组成，矿体上部灰白色中厚层石英岩和炭质千枚岩层位稳定，可视为找矿标志层。现阶段，重晶石矿床已达中型规模，矿床受三级沉积盆地控制，从2线到9线矿体逐渐增厚，向西可能延伸至21线，依据ZK0706、ZK0905钻孔资料，重晶石矿层在7线、9线可能延深至350m，按此深度预测矿区（4线—21线）重晶石矿石资源量有望突破1000万吨，因此矿区综合找矿前景较好。

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